劉孟文

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐的床料料位檢測直接影響著鍋爐的正常投運(yùn)，根據(jù)我公司循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，闡述了流體靜力學(xué)的有關(guān)原理在正壓鍋爐床料料位監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用，并介紹了差壓測量儀表在循環(huán)流化床鍋爐床料料位上進(jìn)行測量時(shí)存在問題、解決對(duì)策及改造效果，以及在運(yùn)行過程中應(yīng)采取的技術(shù)措施，以提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵詞：流化床 床層料位 床層差壓 取壓方式

中圖分類號(hào)：TK17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3臺(tái)240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，是高溫、高壓中溫分離循環(huán)流化床、采用床下風(fēng)道點(diǎn)火方式，自然循環(huán)單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、露天布置鍋爐。改造前爐床料位采用帶壓力補(bǔ)償裝置的壓力變送器測量。

1 料位參數(shù)測量區(qū)域的壓力特性

1.1 工況的復(fù)雜性

如圖1所示，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)不同部位的介質(zhì)流動(dòng)具有不同的氣固兩相流動(dòng)特點(diǎn)，顆粒間存在強(qiáng)烈擾動(dòng)和返混等性質(zhì)；[1]運(yùn)行時(shí)床料燃燒室處于正壓工況，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)處于微正壓或負(fù)壓區(qū)，爐膛出口以后風(fēng)區(qū)是負(fù)壓區(qū)。風(fēng)室甲側(cè)、乙側(cè)進(jìn)口，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)南、北墻的進(jìn)口風(fēng)道上均裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量的調(diào)節(jié)風(fēng)門。

1.2 對(duì)床壓參數(shù)測量的擾動(dòng)因素

（1）床料厚度變化；（2）風(fēng)室進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門開度變化；（3）二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)調(diào)節(jié)門開度變化；（4）鍋爐尾部引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；（5）加到床層上的煤量、石灰石顆粒量；（6）分離器經(jīng)加料閥返回到床層上的床料；7）從下料口經(jīng)冷渣機(jī)排出的爐渣。

所以，床壓參數(shù)并不是床層料位的單值函數(shù)，只通過測量布風(fēng)板上側(cè)的風(fēng)壓大小，并不能準(zhǔn)確測量料位的高低。

2 差壓變送器測量物位

2.1 采用差壓變送器測量物位的原理

如果把爐膛燃燒室看成一個(gè)封閉的、氣相壓力不斷變化的系統(tǒng)，則可簡化問題如圖2所示密閉容器的液位測量，氣相壓力P0隨工藝不斷變化，這種情況下，應(yīng)選用差壓變送器來測量液的。

由流體靜力學(xué)原理，變送器正負(fù)壓室所受壓力分別是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式說明：變送器測量的壓差只與料位高度成正比，而與料位上方氣相壓力無關(guān)。

2.2 采用差壓變送器測量床層料位的可行性

綜上所述，選用差壓變送器來側(cè)量循環(huán)流化床鍋爐床料的料位，可以很容易的將所有與風(fēng)壓有關(guān)的干擾濾掉，如果鍋爐負(fù)荷平穩(wěn)，進(jìn)入爐膛的煤量、從分離器返回爐膛的爐渣顆粒物量基本穩(wěn)定，那么，只有從冷渣機(jī)放出的爐渣量將是料位的主要干擾因素。此時(shí)系統(tǒng)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，由于從布風(fēng)板吹進(jìn)的風(fēng)量是穩(wěn)定的，懸浮的床層的平均密度就可以近似為常數(shù)，這時(shí)，如果準(zhǔn)確測量出料層的差壓也就測得了料層厚度的變化。

事實(shí)上，由于鍋爐負(fù)荷在不斷的變化，床料高度也要求不斷做出調(diào)整，處在懸浮、流動(dòng)、沸騰狀態(tài)中的床料的平均密度也在變化。采用上述差壓法，測出密相區(qū)內(nèi)固定高度（如取H=1 m）的壓差，可即時(shí)測出此刻料層的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通過DCS組態(tài)，兩變送器信號(hào)引入除法器，計(jì)算結(jié)果就是當(dāng)前的床層料位。

2.3 日常維護(hù)工作規(guī)定

為保證測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，我們對(duì)日常維護(hù)工作做了如下規(guī)定：

（1）當(dāng)鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，鍋爐測壓管將埋入沉降的床料中，為避免堵塞和燒損，可關(guān)閉閥2，打開閥1進(jìn)行吹掃，然后調(diào)節(jié)閥1在小開度狀態(tài)，維持取壓點(diǎn)處為正壓，防止顆粒床料堵塞取壓口。

（2）床壓測量有別于常規(guī)的壓力測量，因?yàn)榱鲃?dòng)的床料極易堵塞測壓點(diǎn)和測壓管線，為防止床料堵塞取壓管口和測壓管線，需每周吹掃一次。方法是先關(guān)閉閥2再打開閥1即可。

采用差壓法測量流化床床料厚度，克服了干擾，比原來采用壓力變送器測量獲得了較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為運(yùn)行人員平穩(wěn)操作提供了保證。因此，從差壓儀表測量物位的原理入手，探討流化床鍋爐料位的測量方法。最后獲得直觀可靠的料位信息，同時(shí)，通過改造也消除了原來補(bǔ)償裝置異常給測量帶來的誤差和維護(hù)費(fèi)用，改造效果顯著。

3 結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)特性，至今還未被完全認(rèn)識(shí)清楚。爐內(nèi)介質(zhì)的密相區(qū)和稀相區(qū)隨鍋爐負(fù)荷變化的規(guī)律還需進(jìn)一步探索。爐床料位檢測研究的目的主要是下部密相區(qū)壓差值與浮動(dòng)料位高度的關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，給煤量及分離器返回的爐渣量將發(fā)生變化，對(duì)料位產(chǎn)生影響。因此，穩(wěn)定操作，使?fàn)t內(nèi)風(fēng)煤在爐床上混合分布均勻，促使?fàn)t內(nèi)溫度、壓力、氧濃度分布均勻，進(jìn)一步提高鍋爐燃燒效率，同時(shí)，也使密相區(qū)平均密度得以恒定，提高料位測量的準(zhǔn)確性，為將來料位控制投入自控調(diào)節(jié)創(chuàng)造條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐齊勝，等.300 MW循環(huán)流化床鍋爐爐膛數(shù)值模擬及優(yōu)化與試驗(yàn)研究[D].

[2] 范玉久.化工測量及儀表[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳興.儀表工試題集[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐的床料料位檢測直接影響著鍋爐的正常投運(yùn)，根據(jù)我公司循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，闡述了流體靜力學(xué)的有關(guān)原理在正壓鍋爐床料料位監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用，并介紹了差壓測量儀表在循環(huán)流化床鍋爐床料料位上進(jìn)行測量時(shí)存在問題、解決對(duì)策及改造效果，以及在運(yùn)行過程中應(yīng)采取的技術(shù)措施，以提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵詞：流化床 床層料位 床層差壓 取壓方式

中圖分類號(hào)：TK17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3臺(tái)240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，是高溫、高壓中溫分離循環(huán)流化床、采用床下風(fēng)道點(diǎn)火方式，自然循環(huán)單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、露天布置鍋爐。改造前爐床料位采用帶壓力補(bǔ)償裝置的壓力變送器測量。

1 料位參數(shù)測量區(qū)域的壓力特性

1.1 工況的復(fù)雜性

如圖1所示，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)不同部位的介質(zhì)流動(dòng)具有不同的氣固兩相流動(dòng)特點(diǎn)，顆粒間存在強(qiáng)烈擾動(dòng)和返混等性質(zhì)；[1]運(yùn)行時(shí)床料燃燒室處于正壓工況，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)處于微正壓或負(fù)壓區(qū)，爐膛出口以后風(fēng)區(qū)是負(fù)壓區(qū)。風(fēng)室甲側(cè)、乙側(cè)進(jìn)口，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)南、北墻的進(jìn)口風(fēng)道上均裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量的調(diào)節(jié)風(fēng)門。

1.2 對(duì)床壓參數(shù)測量的擾動(dòng)因素

（1）床料厚度變化；（2）風(fēng)室進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門開度變化；（3）二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)調(diào)節(jié)門開度變化；（4）鍋爐尾部引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；（5）加到床層上的煤量、石灰石顆粒量；（6）分離器經(jīng)加料閥返回到床層上的床料；7）從下料口經(jīng)冷渣機(jī)排出的爐渣。

所以，床壓參數(shù)并不是床層料位的單值函數(shù)，只通過測量布風(fēng)板上側(cè)的風(fēng)壓大小，并不能準(zhǔn)確測量料位的高低。

2 差壓變送器測量物位

2.1 采用差壓變送器測量物位的原理

如果把爐膛燃燒室看成一個(gè)封閉的、氣相壓力不斷變化的系統(tǒng)，則可簡化問題如圖2所示密閉容器的液位測量，氣相壓力P0隨工藝不斷變化，這種情況下，應(yīng)選用差壓變送器來測量液的。

由流體靜力學(xué)原理，變送器正負(fù)壓室所受壓力分別是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式說明：變送器測量的壓差只與料位高度成正比，而與料位上方氣相壓力無關(guān)。

2.2 采用差壓變送器測量床層料位的可行性

綜上所述，選用差壓變送器來側(cè)量循環(huán)流化床鍋爐床料的料位，可以很容易的將所有與風(fēng)壓有關(guān)的干擾濾掉，如果鍋爐負(fù)荷平穩(wěn)，進(jìn)入爐膛的煤量、從分離器返回爐膛的爐渣顆粒物量基本穩(wěn)定，那么，只有從冷渣機(jī)放出的爐渣量將是料位的主要干擾因素。此時(shí)系統(tǒng)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，由于從布風(fēng)板吹進(jìn)的風(fēng)量是穩(wěn)定的，懸浮的床層的平均密度就可以近似為常數(shù)，這時(shí)，如果準(zhǔn)確測量出料層的差壓也就測得了料層厚度的變化。

事實(shí)上，由于鍋爐負(fù)荷在不斷的變化，床料高度也要求不斷做出調(diào)整，處在懸浮、流動(dòng)、沸騰狀態(tài)中的床料的平均密度也在變化。采用上述差壓法，測出密相區(qū)內(nèi)固定高度（如取H=1 m）的壓差，可即時(shí)測出此刻料層的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通過DCS組態(tài)，兩變送器信號(hào)引入除法器，計(jì)算結(jié)果就是當(dāng)前的床層料位。

2.3 日常維護(hù)工作規(guī)定

為保證測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，我們對(duì)日常維護(hù)工作做了如下規(guī)定：

（1）當(dāng)鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，鍋爐測壓管將埋入沉降的床料中，為避免堵塞和燒損，可關(guān)閉閥2，打開閥1進(jìn)行吹掃，然后調(diào)節(jié)閥1在小開度狀態(tài)，維持取壓點(diǎn)處為正壓，防止顆粒床料堵塞取壓口。

（2）床壓測量有別于常規(guī)的壓力測量，因?yàn)榱鲃?dòng)的床料極易堵塞測壓點(diǎn)和測壓管線，為防止床料堵塞取壓管口和測壓管線，需每周吹掃一次。方法是先關(guān)閉閥2再打開閥1即可。

采用差壓法測量流化床床料厚度，克服了干擾，比原來采用壓力變送器測量獲得了較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為運(yùn)行人員平穩(wěn)操作提供了保證。因此，從差壓儀表測量物位的原理入手，探討流化床鍋爐料位的測量方法。最后獲得直觀可靠的料位信息，同時(shí)，通過改造也消除了原來補(bǔ)償裝置異常給測量帶來的誤差和維護(hù)費(fèi)用，改造效果顯著。

3 結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)特性，至今還未被完全認(rèn)識(shí)清楚。爐內(nèi)介質(zhì)的密相區(qū)和稀相區(qū)隨鍋爐負(fù)荷變化的規(guī)律還需進(jìn)一步探索。爐床料位檢測研究的目的主要是下部密相區(qū)壓差值與浮動(dòng)料位高度的關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，給煤量及分離器返回的爐渣量將發(fā)生變化，對(duì)料位產(chǎn)生影響。因此，穩(wěn)定操作，使?fàn)t內(nèi)風(fēng)煤在爐床上混合分布均勻，促使?fàn)t內(nèi)溫度、壓力、氧濃度分布均勻，進(jìn)一步提高鍋爐燃燒效率，同時(shí)，也使密相區(qū)平均密度得以恒定，提高料位測量的準(zhǔn)確性，為將來料位控制投入自控調(diào)節(jié)創(chuàng)造條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐齊勝，等.300 MW循環(huán)流化床鍋爐爐膛數(shù)值模擬及優(yōu)化與試驗(yàn)研究[D].

[2] 范玉久.化工測量及儀表[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳興.儀表工試題集[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐的床料料位檢測直接影響著鍋爐的正常投運(yùn)，根據(jù)我公司循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，闡述了流體靜力學(xué)的有關(guān)原理在正壓鍋爐床料料位監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用，并介紹了差壓測量儀表在循環(huán)流化床鍋爐床料料位上進(jìn)行測量時(shí)存在問題、解決對(duì)策及改造效果，以及在運(yùn)行過程中應(yīng)采取的技術(shù)措施，以提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵詞：流化床 床層料位 床層差壓 取壓方式

中圖分類號(hào)：TK17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3臺(tái)240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，是高溫、高壓中溫分離循環(huán)流化床、采用床下風(fēng)道點(diǎn)火方式，自然循環(huán)單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、露天布置鍋爐。改造前爐床料位采用帶壓力補(bǔ)償裝置的壓力變送器測量。

1 料位參數(shù)測量區(qū)域的壓力特性

1.1 工況的復(fù)雜性

如圖1所示，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)不同部位的介質(zhì)流動(dòng)具有不同的氣固兩相流動(dòng)特點(diǎn)，顆粒間存在強(qiáng)烈擾動(dòng)和返混等性質(zhì)；[1]運(yùn)行時(shí)床料燃燒室處于正壓工況，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)處于微正壓或負(fù)壓區(qū)，爐膛出口以后風(fēng)區(qū)是負(fù)壓區(qū)。風(fēng)室甲側(cè)、乙側(cè)進(jìn)口，二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)南、北墻的進(jìn)口風(fēng)道上均裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量的調(diào)節(jié)風(fēng)門。

1.2 對(duì)床壓參數(shù)測量的擾動(dòng)因素

（1）床料厚度變化；（2）風(fēng)室進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門開度變化；（3）二次風(fēng)區(qū)、三次風(fēng)區(qū)調(diào)節(jié)門開度變化；（4）鍋爐尾部引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；（5）加到床層上的煤量、石灰石顆粒量；（6）分離器經(jīng)加料閥返回到床層上的床料；7）從下料口經(jīng)冷渣機(jī)排出的爐渣。

所以，床壓參數(shù)并不是床層料位的單值函數(shù)，只通過測量布風(fēng)板上側(cè)的風(fēng)壓大小，并不能準(zhǔn)確測量料位的高低。

2 差壓變送器測量物位

2.1 采用差壓變送器測量物位的原理

如果把爐膛燃燒室看成一個(gè)封閉的、氣相壓力不斷變化的系統(tǒng)，則可簡化問題如圖2所示密閉容器的液位測量，氣相壓力P0隨工藝不斷變化，這種情況下，應(yīng)選用差壓變送器來測量液的。

由流體靜力學(xué)原理，變送器正負(fù)壓室所受壓力分別是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式說明：變送器測量的壓差只與料位高度成正比，而與料位上方氣相壓力無關(guān)。

2.2 采用差壓變送器測量床層料位的可行性

綜上所述，選用差壓變送器來側(cè)量循環(huán)流化床鍋爐床料的料位，可以很容易的將所有與風(fēng)壓有關(guān)的干擾濾掉，如果鍋爐負(fù)荷平穩(wěn)，進(jìn)入爐膛的煤量、從分離器返回爐膛的爐渣顆粒物量基本穩(wěn)定，那么，只有從冷渣機(jī)放出的爐渣量將是料位的主要干擾因素。此時(shí)系統(tǒng)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，由于從布風(fēng)板吹進(jìn)的風(fēng)量是穩(wěn)定的，懸浮的床層的平均密度就可以近似為常數(shù)，這時(shí)，如果準(zhǔn)確測量出料層的差壓也就測得了料層厚度的變化。

事實(shí)上，由于鍋爐負(fù)荷在不斷的變化，床料高度也要求不斷做出調(diào)整，處在懸浮、流動(dòng)、沸騰狀態(tài)中的床料的平均密度也在變化。采用上述差壓法，測出密相區(qū)內(nèi)固定高度（如取H=1 m）的壓差，可即時(shí)測出此刻料層的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通過DCS組態(tài)，兩變送器信號(hào)引入除法器，計(jì)算結(jié)果就是當(dāng)前的床層料位。

2.3 日常維護(hù)工作規(guī)定

為保證測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，我們對(duì)日常維護(hù)工作做了如下規(guī)定：

（1）當(dāng)鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，鍋爐測壓管將埋入沉降的床料中，為避免堵塞和燒損，可關(guān)閉閥2，打開閥1進(jìn)行吹掃，然后調(diào)節(jié)閥1在小開度狀態(tài)，維持取壓點(diǎn)處為正壓，防止顆粒床料堵塞取壓口。

（2）床壓測量有別于常規(guī)的壓力測量，因?yàn)榱鲃?dòng)的床料極易堵塞測壓點(diǎn)和測壓管線，為防止床料堵塞取壓管口和測壓管線，需每周吹掃一次。方法是先關(guān)閉閥2再打開閥1即可。

采用差壓法測量流化床床料厚度，克服了干擾，比原來采用壓力變送器測量獲得了較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為運(yùn)行人員平穩(wěn)操作提供了保證。因此，從差壓儀表測量物位的原理入手，探討流化床鍋爐料位的測量方法。最后獲得直觀可靠的料位信息，同時(shí)，通過改造也消除了原來補(bǔ)償裝置異常給測量帶來的誤差和維護(hù)費(fèi)用，改造效果顯著。

3 結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)特性，至今還未被完全認(rèn)識(shí)清楚。爐內(nèi)介質(zhì)的密相區(qū)和稀相區(qū)隨鍋爐負(fù)荷變化的規(guī)律還需進(jìn)一步探索。爐床料位檢測研究的目的主要是下部密相區(qū)壓差值與浮動(dòng)料位高度的關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，給煤量及分離器返回的爐渣量將發(fā)生變化，對(duì)料位產(chǎn)生影響。因此，穩(wěn)定操作，使?fàn)t內(nèi)風(fēng)煤在爐床上混合分布均勻，促使?fàn)t內(nèi)溫度、壓力、氧濃度分布均勻，進(jìn)一步提高鍋爐燃燒效率，同時(shí)，也使密相區(qū)平均密度得以恒定，提高料位測量的準(zhǔn)確性，為將來料位控制投入自控調(diào)節(jié)創(chuàng)造條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐齊勝，等.300 MW循環(huán)流化床鍋爐爐膛數(shù)值模擬及優(yōu)化與試驗(yàn)研究[D].

[2] 范玉久.化工測量及儀表[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳興.儀表工試題集[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint